Спосіб розкладання цирконового концентрату

Спосіб розкладання цирконового концентрату, що включає змішування цирконового концентрату 3 автоклав і нагрівають до 290 °С при перемішуванні протягом 5 годин. Потім автоклав охолоджують, суміш фільтрують при 80 – 90 °С, осад промивають водою і віджимають. Осад змішують з концентрованою соляною кислотою, залишають для старіння, а потім утворений хлоридний продукт вилуговують водою. Спільними ознаками з корисною моделлю, що заявляється, є нагрівання в автоклаві цирконового концентрату зі сполукою кальцію і розчином гідроксиду натрію, обробка утвореного продукту соляною кислотою. Причинами, що перешкоджають одержанню потрібного технічного результату, є дещо не зовсім вдало вибрана сукупність параметрів способу, що не забезпечує повне вилучення цирконію з цирконового концентрату. Як прототип вибрано за найбільшим числом спільних суттєвих ознак спосіб розкладання цирконового концентрату (Reinen P., Bastius H., Pavlovski В., von Moldinskrodt D. //Advances in Ceramics. 1981, v.3, P. 464 - 475). Цей спосіб включає змішування цирконового концентрату з гідроксидом кальцію і розчином гідроксиду натрію, нагрівання в автоклаві при температурі 350 °С і тиску 170×105 Па. Спочатку утворюється цирконосилікат натрію Na2ZrSiO5, який реагує з Са(ОН)2, у результаті реакції утворюється в ZrO2 і гідросилікати кальцію. Розчин гідроксиду натрію повертають у процес розкладання, а з твердого залишку після обробки концентрованою сірчаною кислотою і водного вилуговування одержують сульфатний розчин цирконію і твердий залишок, що складається з CaSO4×nH2O і SiO2×nH2O. Спільними ознаками з корисною моделлю, що заявляється, є: - змішування цирконового концентрату зі сполукою кальцію і розчином гідроксиду натрію, - нагрівання суміші в автоклаві, - відмивання утвореного продукту від лугу, - обробка утвореного продукту кислотою. Причинами, що перешкоджають одержанню потрібного технічного результату, є не досить вдало вибрані параметри способу, що не забезпечує повне розкладання цирконового концентрату. В основу корисної моделі поставлена задача у способі розкладання цирконового концентрату шляхом зміни параметрів способу забезпечити збільшення повноти розкладання цирконового концентрату. Поставлена задача вирішується тим, що у способі розкладання цирконового концентрату, який включає змішування цирконового концентрату зі сполукою кальцію і розчином гідроксиду натрію, нагрівання суміші в автоклаві, відмивання утвореного продукту від лугу, обробку утвореного продукту кислотою, згідно з корисною моделлю, як сполуку кальцію беруть фторид кальцію, розчин гідроксиду натрію має концентрацію від 400 г/л до 880г/л, нагрівання суміш в автоклаві ведуть при температурі 310 – 330 °С протягом 2-6 годин, а утворений продукт після відмивання від лугу обробляють соляною кислотою з масовою часткою від 2 до 10 %. 40810 4 Згідно з корисною моделлю, беруть цирконовий концентрат, фторид кальцію і гідроксид натрію у масових співвідношеннях від 1:1:5 до 1:1,5:8. Для здіснення способу, що заявляється, брали цирконовий концентрат наступного складу, мас %: ZrO2 67,0 SiO2 31,4 НfO2 1,5 TiO2 0,01 Для розкладання цирконового концентрату брали: - фторид кальцію кваліфікації "ч" за ГОСТ 7167-77 - гідроксид натрію кваліфікації "чда" (імпортний) - соляну кислоту кваліфікації "хч" за ГОСТ 3118-77 Реакційну суміш нагрівали в автоклаві місткістю 100 мл з нікелевим вкладишем. Спосіб, що заявляється, здійснюють таким чином. Наважку подрібненого до розміру частинок » 0,05 мм цирконового концентрату змішують з розрахованою кількістю фториду кальцію, висипають в автоклав з нікелевим вкладишем, додають розраховану кількість розчину гідроксиду натрію з масовою концентрацією 400 – 880 г/л. Закривають автоклав і нагрівають до 300 – 330 °С протягом 2-6 годин. Гарячий автоклав охолоджують у воді, відкривають і переносять реакційну суміш на фільтр. Осад промивають порціями гарячої води. Вологий осад переносять у розчин соляної кислоти і нагрівають до розчинення осаду. Одержаний розчин обробляють NH3 (1:1) для осадження ZrO(OH)2. Після відповідної термічної обробки одержують товарний продукт ZrO2 чистотою 98,5 – 99 %. Для проведення хімічного аналізу та рентгенофазового аналізу частину вологого осаду з автоклаву висушують при 100 - 105 °С. Методами хімічного аналізу визначають вміст цирконію, кремнію, фтору, кальцію, натрію, а також втрату при прожарюванні. Повноту розкладання цирконового концентрату розраховують за масою цирконового концентрату, що залишився після нагрівання реакційної суміші в автоклаві. За даними рентгенофазового аналізу промитий і висушений осад з автоклаву містив силікат кальцію, Na7Zr16F31, Na2ZrF6, незначну кількість Са(ОН)2. Далі можливість здійснення корисної моделі, що заявляється, підтверджується такими прикладами конкретної реалізації. Приклад 1. Наважку подрібненого цирконового концентрату масою 4 г змішують з 4 г фториду кальцію висипають в автоклав з нікелевим вкладишем, додають 40 мл розчину гідроксиду натрію з масовою концентрацією 520 г/л. Співвідношення маси цирконового концентрату до маси фториду кальцію і гідроксиду натрію становило 1:1:5. Герметизують автоклав і нагрівають його до 320 °С, витримують при цій температурі протягом 6 годин. Потім гарячий автоклав охолоджують водою до » 90 °С, відкривають і відділяють тверду фазу від рідини на фільтрі. Осад декілька разів промивають невеликими порціями гарячої дистильованої води. Частину промитого осаду висушили І проаналізували. Дані хімічного аналізу осаду, % мас.: ZrO2 5 40810 24,9; CaO - 19,0; SіO2 - 13,5; Nа2О - 13,7; F- - 18,3; в п п (втрата при прожарюванні) - 8,0 %. Решту вологого осаду переносять у стакан з розчином соляної кислоти і нагрівають до розчинення осаду. До кислого розчину додають водний розчин аміаку 6 до повного осадження ZrO(OH)2. Осад фільтрують, промивають водою, висушують і прожарюють. Ступінь розкладання цирконового концентрату 96 %. Одержаний продукт містить 99 % ZrO2. Таблиця № прик. 1 2 3 4 5 6 Результати хім. аналізу Час Конц. Темпера Конц. продукту розкладання цирнагр., NaOH,г/л тура, °С НС1,% конового концентрату, % годин концентрат CaF2 NaOH ZrO2 CaO SiO2 Na2O F1 1 5 520 320 6 5 24,9 19,0 13,5 13,7 18,3 1 1 5 600 320 6 2 23,5 20,4 14,5 15,1 16,5 1 1 5 880 330 2 2 23,6 19,4 13,0 16,0 18,2 1 1.5 8 750 320 6 2 18,9 23,0 7,7 9.6 24,8 1 1 5 400 320 6 10 30,4 19,5 18,0 11,8 17,3 CaO конц. 1 30,0 15,1 15,5 18,4 5 790 320 6 0,5 H2SО4 Співвідношення компонентів, мас. Ч. Приклади 2-5. Розкладання цирконового концентрату проводили аналогічно прикладу 1, за винятком того, змінювали співвідношення компонентів та параметри способу. Відповідні числові дані для цих прикладів наведено у прикладах 2-5 таблиці. Приклад 6. Розкладання цирконового концентрату проводили за параметрами способу - прототипу. У прикладі 6 таблиці наведено параметри способу за прототипом. Ступінь розкладання цирконового концентрату склав 93,2 %. Наведені приклади підтверджують досягнення поставленої задачі: у межах заявлених параметрів способу, що заявляється, ступінь розкладання Комп’ютерна верстка І.Скворцова В Сутність п розкл, п, % % 8,0 96,0 8,3 37,0 9.8 99,0 8,2 98,0 5,3 96,0 7,5 93,4 цирконового концентрату становить 96,0 - 99,0, що перевищує ступінь розкладання для прототипу. Спосіб, що заявляється, здійснюється на стандартному обладнанні, не потребує дефіцитних реагентів і може бути використаний для промислової переробки цирконового концентрату на товарний продукт ZrO2. Джерела інформації, прийняті до уваги при написанні заявки: 1. Патент РФ № 2211804, опубл. 2002.04.01. 2. Патент РФ № 2244035, опубл. 2005.01.10. 3. А.с. СРСР № 882145, опубл. 2000.09.27. 4. Reinen P., Bastius H., Pavlovski В., von Moldinskrodt D.// Advances in Ceramics. 1981. Vol.3. P.464-475. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601